9、基于神经信号的计算机接口开发与性能评估

基于神经信号的计算机接口开发与性能评估

1. 引言

自20世纪90年代以来，个人计算机的使用量急剧增加，在全球信息搜索（互联网浏览）和通信（电子邮件）方面取得了巨大成就。人们通常使用键盘和鼠标等标准计算机接口，这些接口需要通过身体接触和运动来操作，涉及上肢、手腕、手掌和手指的精细协调运动。然而，一些因脊髓损伤（SCIs）、瘫痪和截肢等身体残疾的人无法使用这些接口。据韩国卫生福利部2005年估计，韩国约有100万人患有运动障碍，且自1995年以来这一数字一直在稳步上升。此外，北美和欧洲也有超过50万脊髓损伤患者。如果残疾人能够使用计算机进行阅读和撰写文档、与他人交流和浏览互联网等任务，他们将能够独立开展更广泛的活动。

为残疾人提供计算机访问的替代方法包括使用口棒和头棒直接接触物理键盘，但这些设备存在不准确和使用不便的缺点。另一个值得注意的计算机接口是眼动追踪系统，它的操作速度可以与鼠标一样快，甚至更快。这是因为眼睛注视有助于手部运动规划，因此眼动信号比手部运动信号更快。然而，眼动与其他被动和非指令输入（如手势和对话语音）一样，往往既不是有意的也不是有意识的。每当用户注视计算机显示器上的某一点时，就会激活一个命令，因此用户无法在不发出命令的情况下注视显示器上的任何点，从而导致意外结果。

目前，生物医学科学家正在计算机接口技术方面取得新进展，开发出一种基于神经信号的计算机接口，能够直接弥合人类神经系统与计算机之间的差距。这种神经接口具有两个显著优势：首先，人体自然会产生神经信号，因为这些信号自然地伴随着身体运动；其次，在这个接口中，神经信号在实际身体运动之前产生，因此它比力传感器和运动跟踪器等运动学和动力学设备更快。这种神经接口根据信号源来自中枢神经系统（CNS）或周围神经系统（PNS